uji keras.doc

Uji Keras

Uji Keras

BAB I

PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang.

Salah satu sifat mekanik dari material adalah kekerasan. Kekerasan tiap material itu berbeda-beda, sehingga untuk mendapatkan sifat material yang kita inginkan atau ketika kita akan membuat suatu produk kit membutuhkan sifat-sifat material yang sesuai dengan produk yang akan kita buat baik itu dari sifat kekerasannya, kekuatan dan lain-lain. Untuk itu pada praktikum kali ini kita akan mempelajari beberapa metode pengujian kekerasan.1.2 Tujuan

1. Mahasiswa mampu membandingkan beberapa metode pengukuran kekerasan.

2. Mahasiswa mampu menentukan angka kekerasan bahan.

3. Mahasiswa mampu mengiterpretasikan hasil uji keras.

1.3 Manfaat

Dari pengujian keras, praktikan mampu mengetahui sifat mekanik dari sebuah material, sehingga dapat menggunakan material yang tepat untuk membuat suatu produk.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Defenisi KekerasanDefinisi kekerasan secara umum adalah ketahanan material terhadap deformasi plastis lokal akibat penetrasi di permukaan.Kekerasan dapat juga didefinisikan melalui beberapa pandangan yaitu :

1. Ketahanan terhadap goresan

Dilakukan dengan menggoreskan material yang lebih keras dari benda uji.

2. Ketahanan terhadap deformasi plastis

Diukur dengan pemberian beben lokal melalui penekanan. Cara yang umum dilakukan dengan metode Brinell, Rockwell, Vickers, Meyers, Knoop.

3. Besarnya energi yang diserap selama pembebanan dinamik 2.2Metode Pengujian Kekerasan

Beberapa definisi yang dipakai untuk menyatakan kekerasan adalah:2.2.1Metode Pantulan

h 1

h 2

Gambar C.1 Metode lantunan bolaDilakukan dengan cara Scleroscope (metode lantunan bola). Pengujian dilakukan dengan menjatuhkan bola dengan ukuran tertentu dan ketinggian lantunan bola. Material lunak dapat memberikan pantulan terhadap bola baja lebih rendah dibandingkan material keras. Hal ini dikarenakan energi yang diserap oleh material yang lebih lunak akan lebih besar dibandingkan dengan material yang keras. Sehingga pantulannya akan semakin rendah.Kerugian menggunakan metode ini adalah :

a. Bila material keras maka kemungkinan bola menjadi patah.

b. Tidak dapat dihitung kekerasannya

c. Bila plat tipis, pantulan tidak murni lagi karena sudah ada pengaruh landasan. 2.2.2 Metode GoresanKetahanan terhadap goresan dilakukan secara langsung menggoreskan material yang lebih keras dari pada spesimen uji. Kekerasan diukur dengan skala Mohs, yaitu : a. Talk yaitu batuan yang sangat lunak dengan kekerasan 1 pada skala Mohs, mempunyai komposisi kimia(OH)2 Mg3Si4O10, pada umumnya berwarna putih. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.2 Talkb. Gypsum yaitu salah satu contoh mineral dengan kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Yang paling umum ditemukan adalah jenis hidrat kalsium sulfat dengan rumus kimia CaSO4.2H2O. Sifat lunak dan pejal dengan skala Mohs 1,5-2 dan umumnya berwarna putih, kelabu, cokelat, kuning dan transparan. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.3 Gypsumc. Kalsit yaitu merupakan mineral utama pembentuk batu gamping, dengan unsur pembentuk kimianya terdiri dari Ca dan CO3 . Pada umumnya tidak berwarna atau transparan dengan kekerasan 3 skala Mohs. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.4 Kalsit

d. Fluorit yaitu bersifat transparan dan memiliki variasi warna hijau, merah, pink, ungu, orange, biru, dan putih. Kekerasan 4 skala Mohs dengan unsur kimia CaCO3. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.5 Fluorit

e. Apatit yaitu memiliki warna yang bervariasi yang banyak, seperti kuning, putih, cokelat, biru, hingga ungu terang. Bersifat transparan dan memiliki kekerasan 5 skala Mohs. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.6 Apatit

f. Felspar yaitu bersifat keras dan memiliki unsur kimia(K

HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium" \o "Aluminium"Al

HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon" \o "Silicon"Si3O8 - Na

HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium" \o "Aluminium"Al

HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon" \o "Silicon"Si3O8 - Ca

HYPERLINK "http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium" \o "Aluminium"Al2Si2O8). Umumnya berwarna putih, cokelat dan hijau dengan kekerasan 6 skala Mohs. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.7 Felspar

g. Kuarsa yaitu salah satu mineral yang umum ditemukan di kerak kontinen bumi dan memiliki unsur kimia SiO2. Bersifat transparan dan tidak memiliki warna dengan kekerasan 7 skala Mohs. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.8 Kuarsa

h. Topas yaitu memiliki unsur kimia Al2SiO4(F,OH)2 ). Bersifat transparan bening, dengan warna biru, cokelat, orange, hijau, kuning dan pink. Nilai kekerasan 8 skala Mohs. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.9 Topas

i. Korundium yaitu memiliki unsur kimia (Al2O3). Bersifat transparan dengan warna cokelat, merah hati, biru, ungu dan pink. Nilai kekerasan 9 Skala Mohs. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.10 Korundiumj. Intan yaitu mineral yang secara kimia merupakan bentuk kristal, atau alotrop, dari karbon. Intan terkenal karena memiliki sifat-sifat fisika yang istimewa, terutama faktor kekerasannya dan kemampuannya mendispersikan cahaya. Kekerasan 10 skala Mohs. Berikut merupakan gambarnya :

Gambar C.11 IntanSemakin tinggi indeks Mohs, maka semakin keras material. Kekuatan logam terletak pada 4-6 Indeks Mohs dan yang paling keras merupakan intan dengan kekerasan 10 skala Mohs.2.2.3 Metode Penekanan

Logam yang diuji ditekan sehingga berbentuk bekas penekanan. Prinsip umum pengujian ini adalah menekan spesimen uji dengan suatu indentor, lalu dicari nilai kekerasannya. Metode ini terbagi menjadi 5 cara, yaitu : 2.2.3.1 Metode Brinell

Yaitu berupa pembentukan lekukan pada permukaan dengan menggunakan bola baja sebagai penetrator. Beban diletakkkan selama waktu beberapa saat, lekukan diameter diukur dengan mikroskop.

Setelah beban dihilangkan kemudian dicari rata-rata dari 2 buah pengukuran diameter pada jejak yang berarah tegak lurus.

D/2 D/2 D x

t

D/2

d/2 Gambar C.12 Pengukuran Diameter Pada Jejak Yang Berarah Tegak lurus (Brinell)

t = D/2 x

t

BHN = =

BHN

2.2.3.2 Metode MeyerMeyer mengajukan definisi kekerasan yang lebih rasional dari pada Brinell yakni berdasarkan luas proyek jejak bukan luas permukaannya. Tekanan rata-rata antara penumbuk dan lekukan adalah beban dibagi proyeksi lekukan

r = d

A =

= ( d)

=

BHN =

Gambar C.13 Pengukuran Diameter Pada Jejak Yang Berarah Tegak Lurus (Meyer).2.2.3.3 Metode Vickers

Uji kekerasan Vickers dilakukan dengan menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara permukaan piramid yang saling berhadapan adalah 136.

Gambar C.14 Penumbuk Piramida Intan X = d/2 sin 45

= d/2 2

= d/4 2]

Luas = . 2x . fo

= . 2(d/4 2)

= A (Luas permukaan lekukan)

= 4 x luas A

=

=

VHN =

VHN =

2.2.3.4 Metode Knop

Disebut juga dengan kelarasan mikro. Pada dasarnya pengujian knop hampir sama dengan Vickers, tetapi berbeda pada fungsinya dimana pengujian Knop dilakukan untuk menguji material yang kecil. Berikut bentuk penekanannya :

Gambar C.15 Bentuk Penekan Kekerasan Knop b = l / 7,11 ; b.t = 4 l / b = 7,11 - HKN = =

=

HKN =

2.2.3.5 Metode RockwellUji kekerasan yang paling banyak dipakai adalah uji Rockwell, hal ini dikarenakan, Cepat , Bebas dari kesalahan manusia dan Mampu membedakan kekerasan yang memiliki perbedaan kecil pada baja yang diperkeras, sehingga bagian yang mendapat perlakuan panas dapat diuji kekerasannya. Uji Rockwell menggunakan kerucut intan sebagai penetrasi dan untuk Superficial. Rockwell menggunakan bola baja dengan diameter 1/16, 1/8, ,1/2 (inchi).

Skala Rockwell :

A = Beban mayor 60 kg

B = Beban mayor 100 kg

C = Beban mayor 150 kg

Penggunaan skala Rockwell untuk logam :

Keras = Skala Rockwell A

Lunak = Skala Rockwell B

HT = Skala Rockwell C

Gambar C.16 Bentuk Penekanan RockwellSkala kekerasan bahan

2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekerasan

Beberapa faktor faktor yang mempengaruhi kekerasan antara lain :

1. Jenis material

Dimana material anorganik terbagi atas 2 yaitu logam dan non logam dimana pada umumnya logam cenderung memiliki kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan non logam dikarenakan logam memiliki ikatan ion dan kovalen

2. Komposisi paduan jika unsur paduan yang saling menguatkan maka material semakin keras

3. Berdasarkan kandungan karbon dari material tersebut maka apabila %C yang terdapat pada material tinggi maka material tersebut akan bersifat keras.

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

Pada percobaan uji keras, digunakan :

Alat :

-Mesin uji keras Rockwell

Bahan

- Spesimen uji3.2 Skema Alat

Gambar C.17 Mesin Uji Keras Rockwell3.3 Prosedur Percobaan

1. Permukaan spesimen dibersihkan sehingga permukaannya rata dan sejajar.

2. Pemilihan metode pengujian kekerasan yang dipakai berdasarkan keperluan.

3. Pengukuran kekerasan dilakukan dibeberapa titik pada permukaan benda uji.

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN4.1Data PercobaanTabel C.1 Data Hasil PercobaanNoSpesimenBebanIdentorWarna skalaKekerasan

1.Alumunium60 KgDiamond ConeHitam20

60 KgDiamond ConeHitam17

60 KgDiamond ConeHitam17,5

2Kuningan60 KgDiamond ConeHitam27,5


60 KgDiamond ConeHitam37,5

3Baja60 KgDiamond ConeHitam50,5



4.2Perhitungan

1. Kuningan

- 27,5 HRA= 68 BHN

- 24 HRA= 64 BHN

- 37,5 HRA= 89 BHN

2. Baja

- 50,5 HRA= 135 BHN

- 52 HRA= 140 BHN

- 51 HRA= 137 BHN

4.3Tabel Hasil PerhitunganTabel C.2 Tabel Hasil PerhitunganNoSpesimenHRABHN

1Kuningan27,568

2464

37,589

2Baja50,5135

52140

51137

4.4 Grafik

Gambar C.18 Grafik Kekerasan Rockwell

Gambar C.19 Grafik Kekerasan Brinell4.5Analisa

Pada pengujian keras kali ini kami menggunakan 3 Spesimen yang berbeda yaitu Al, Baja dan Kuningan.

Pada pengujian pertama yaitu pada Alumunium yang diambil dari 3 titik yang berbeda didapatkan nilai kekerasan yang berbeda pula pada setiap titiknya. Hal ini dikarenakan perbedaan kekerasan pada permukaan spesimen berbeda-beda. Dari data nilai kekerasan pada Al adalah 20, 17 dan 17,5. Hal ini sesuai dengan teori bahwa Al memiliki nilai kekerasan yang rendah karena Al bersifat ulet dengan sel satuan FCC.

Pada pengujian kedua yaitu pada kuningan diperoleh data yang sangat bervariasi yaitu dari 27,5 , 24 dan 37,5. Kuningan memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan Al.

Sedangkan pada pengujian ke 3 yaitu pada baja didapatkan hasil kekerasan yang relatif konstan. Dan memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan Al dan kuningan. Karena baja memiliki kandungan karbon 0,02-2,1%. Dan pada grafik dapat juga kita lihat bahwa nilai kekerasan baja hanya mengalami penurunan 1 nilai kekerasan pada titik ke 3. Hal ini mungkin diakibatkan kurang telitinya membaca nilai kekerasan pada mesin uji Rockwell.

Bila dirata-ratakan nilai kekerasan tertinggi terdapat pada baja dengan rata-rata 51,1, kemudian kuningan dengan nilai rata-rata 29,6 dan terakhir Al dengan nilai rata-rata 18,1.

Sesuai dengan teori yang ada bahwa baja merupakan logam yang memiliki sel satuan BCC sehingga membuat baja lebih keras dibandingkan Al yang memiliki sel satuan FCC. Dan baja juga merupakan paduan antara Fe dan Carbon yang membuat baja tersebut menjadi lebih keras.

Ada beberapa faktor yang mungkin mempengaruhi perbedaan nilai kekerasan pada 3 titik yang berbeda. Antara lain:

1. Kesalahan pada Material.Yaitu terdapatnya cacat pada material sehingga mengakibatkan terjadinya perbedaan nilai kekerasan pada tiap titik yang berbeda.

2. Pada Alat uji yang digunakan atau pada mesin Uji Rockwell.Yaitu kesalahan yang terdapat pada alat uji sehingga data yang diperoleh tidak akurat atau melenceng dari teori yang ada.

3. Kesalahan pada PraktikanYaitu kurang telitinya dalam pembacaan skala pada mesin uji Rockwell. Kemudian pemilihan titik uji yang terlalu dekat dengan titik uji lainnya.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Dari praktikum uji keras kita menggunakan salah satu metode penekanan yaitu Rokwell.2. Dari percobaan rata-rata material terkeras adalah baja dengan rata-rata kekerasan 51,1 HRA dan BHN 137,3.3. Dari percobaan bisa dilihat bahwa masing-masing material memiliki kekerasan yang tidak merata.5.2 SARAN

1. Pada pengujian ini tidak boleh adanya gangguan dari luar karena mesin pengujian ini sensitif

2. Menentukan skala jarum kecil awal dari skala Rockwell diusahakan sama tiap pengujian

3. Dalam penusukan identor tidak boleh bolak-balik.

Lampiran C

TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM

1) Kekerasan suatu bahan menurun jika bahan tersebut dipanaskan. Hal ini dikarenakan fase atau struktur dari bahan tersebut berubah menjadi mendekati ke cair yang berkonsekuensi pada perubahan sifat mekanis suatu bahan. Selain itu, kemampuan dukung bahan cenderung menurun.

2) Metode Pengukuran

a. Brinell

Identor : Bola baja, d = 10 mm

Rumus :

b. Rockwell

Identor : - Kerucut intan

- Bola baja, d = , 1/4, 1/8, 1/16 inchi

Kekerasan dapat dibaca langsung pada skala mesin.

c. Vickers

Identor : Piramid intan

Rumus : VHN =

d. Meyer

Identor : Bola baja

Rumus : MHN =

3) Kekerasan suatu bahan berbanding lurus dengan kekuatan tariknya karena pada dasarnya kekerasan merupakan ketahanan suatu bahan terhadap deformasi plastis akibat penetrasi pada permukaan, sedangkan kekuatan tarik adalah ukuran besar gaya yang diperlukan untuk mematahkan atau merusak suatu bahan. Kekerasan dan kekuatan tarik adalah sebanding dengan semakin kerasnya suatu bahan maka akan semakin tinggi kekuatan kolerasinya.

4) Skala perbandingan kekerasan Brinell, Meyer, Vickers, Knoop dan Rockwell

TUGAS SESUDAH PRAKTIKUM

1)Kekerasan sebanding dengan kekuatan

Kekerasan dan kekuatan bahan terhadap deformasi adalah semakin tinggi. Semakin luas permukaan benda maka akan semakin besar kekuatan yang diperlukan untuk mematahkan benda tersebut.

Hubungan antara kekerasan dengan kekuatan :

Keterangan :

c = Kekuatan tarik (kg/mm)

P = Berat beban (kg)

A = Luas penampang (mm)

Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat adanya penetrasi di permukaan.

Kekuatan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis secara menyeluruh di permukaan.

2) Sumber-sumber kesalahan

a. Kesalahan Material

Adanya cacat pada material

Permukaan material yang tidak halus

b. Kesalahan pada alat uji

Penumbuk dan landasan tidak bersih atau tegak luus satu sama lain

c. Faktor manusia

Kesalahan pembacaan skala

Pemilihan titik uji yang terlalu dekat

3) Sumber kesalahan pada pengujian Rockwell

Kurang teliti dalam membaca skala

Kurang teliti dalam mengkalibrasi alat

Terlalu cepat menarik kembali beban setelah penekanan dilakukan

Posisi identor yang tidak tegak lurus terhadap permukaan spesimen

Kurang rata nya permukaan spesimen

4) Standar Deviasi

1. Alumunium

HRA

(HRC - )(HRC - )

20

17

17,518,11,9

1,1

0,63,61

1,21

0,36

8,43

SD =

= = 4,2

2. Kuningan

HRA

(HRC - )(HRC - )

27,5

24

37,529,62,1

5,6

7,94,41

31,36

62,41

98,18

SD =

= = 49,09

3.BajaHRA

(HRC - )(HRC - )

50,5

52

5151,10,6

0,9

0,10,36

0,81

0,01

1,18

SD =

= = 0,595) Harga kekerasan dengan metode distribusi student dengan tingkat kepercayaan 95 %.

1. AlumuniumDS = = 5,24%2. KuninganDS = = 3,20%

3. BajaDS = = 1,85%

Vb = 7,11

b/t = 4,00

A

Kelompok 5 42

_1384146925.unknown

_1384146939.unknown

_1384241061.unknown

_1384335893.unknown

_1384336007.unknown

_1384342480.unknown

_1384241866.unknown

_1384335879.unknown

_1384241789.unknown

_1384150945.unknown

_1384150978.unknown

_1384151260.unknown

_1384151372.unknown

_1384151402.unknown

_1384151303.unknown

_1384151125.unknown

_1384150976.unknown

_1384150977.unknown

_1384150965.unknown

_1384146944.unknown

_1384150854.unknown

_1384150937.unknown

_1384146950.unknown

_1384146943.unknown

_1384146935.unknown

_1384146937.unknown

_1384146938.unknown

_1384146936.unknown

_1384146928.unknown

_1384146934.unknown

_1384146926.unknown

_1384146916.unknown

_1384146921.unknown

_1384146923.unknown

_1384146924.unknown

_1384146922.unknown

_1384146919.unknown

_1384146920.unknown

_1384146917.unknown

_1384146911.unknown

_1384146914.unknown

_1384146915.unknown

_1384146913.unknown

_1384146909.unknown

_1384146910.unknown

_1384146908.unknown

uji keras.doc

Documents